ENSAYO DE SUELOS FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCION LABORATORIO 6 6.0 ENSAYO PARA DETERMINAR DETERMINAR LA MASA UNITARIA DE LOS AGREGADOS
6.1 INTRODUCCION
El presente Laboratorio tiene como objetivo, obtener la masa unitaria suelta y apisonada de acuerdo a las Normas Técnicas Colombianas 237 y 176, las cuales involucran una muestra de agregado en un recipiente de volumen conocido y luego se resta la masa del recipiente. La masa unitaria suelta se realiza por medio del llenado con el agregado del recipiente, a una altura no mayor de 50 mm, se enraza y se pesa (3 veces), se saca la masa promedio y se divide sobre el volumen y nos da la masa unitaria suelta. Para la masa unitaria compacta se realiza el mismo procedimiento, con la variación de que el recipiente se llena en tres capas y cada capa es golpeada según la Norma y luego se procede igual.
6.2 OBJETIVO 6.2.1 Generales
Determinar la masa por unidad de volumen de una muestra de agregado (<100 T.M.N.) en estado suelto y estado apisonado.
6.2.2. Específicos
Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre partículas y agregados. Determinar el valor de la masa unitaria, de la muestra en condiciones suelta y apisonada. Determinar el cálculo de los vacíos entre las partículas de agregados finos, grueso o mezclados, a través de la toma de datos del laboratorio y analizar los resultados.
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6.3 MARCO TEÓRICO El propósito de este método de ensayo es determinar la masa por unidad de volumen de una muestra de agregado, para agregados que no excedan 100 mm de Tamaño Máximo Nominal. La masa de un agregado debe ser siempre relacionada con el volumen específico. La masa unitaria de un agregado debe ser conocida para seleccionar las proporciones adecuadas en el diseño de mezclas de concreto. Este método permite la determinación de la masa unitaria de un agregado en la condición compactada (por apisonado externo o vibración) o en la condición suelta (como viene de una pala o cucharón) después de que el agregado ha sido secado hasta masa constante. El método involucra la determinación de una muestra de agregado en recipiente (medida) de volumen conocido, y entonces se resta la masa del recipiente. Usando los datos obtenidos de la aplicación de las Normas NTC 237 y NTC 176 a la misma muestra, se puede calcular el porcentaje de vacíos (espacios con aire) en la muestra.
6.4 EQUIPO
Balanza con sensibilidad de 0.1% de la masa del material o en otras palabras que debe pesar con una exactitud de 0,1% respecto al material usado. Varilla compactadora: Debe ser de acero, cilíndrica, de 16 mm de diámetro con una longitud aproximada de 600 mm Un extremo debe ser semi – esférico y 8 mm de radio. Recipiente de medida: Deben ser metálicos, cilíndricos, preferiblemente provistos de agarraderas impermeables, con el fondo y bordes superiores pulidos, planos y suficientemente rígidos para no deformarse bajo duras condiciones de trabajo. Los recipientes de, de 10 dm3, 15 dm3 y 30 dm3 deben ir reforzados en su boca con una banda de acero de 40 mm de ancho. La capacidad del recipiente utilizado en el ensayo depende del tamaño máximo de las partículas del agregado que se va a medir.
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Recipiente de medida con capacidad mínima a la indicada en la Tabla 1, dependiendo del tamaño máximo del agregado.
Tabla 1. Capacidad de Moldes Tamaño Máximo Nominal del Agregado (mm)
Capacidad del Molde* (m3) (L)
12.5
0.0028
2.8
25.0
0.0093
9.3
37.5
0.0140
14.0
75.0
0.0280
28.0
112.0
0.0700
70.0
150.0
0.0100
100.0
*El volumen real del molde debe ser como mínimo un 95% del volumen nominal tabulado
6.5 PROCEDIMIENTO 6.5.1 MASA UNITARIA DEL AGREGADO COMPACTADO 6.5.1.1. METODO DE APISONADO O MASA UNIT ARIA APISONADA: Para agregados de tamaño nominal menor o igual a 38 mm. El agregado debe colocarse en el recipiente, en tres capas de igual volumen aproximadamente hasta colmarlo o rellenarlo. Para el método de apisonado con varilla, mida la masa del recipiente y ponga el agregado en tres capas de igual volumen, hasta llenarlo. Empareje cada capa con la mano y apisone con 25 golpes de varilla distribuidos
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ENSAYO DE SUELOS FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCION uniformemente a cada capa. Al apisonar la primera capa debe evitarse que la varilla golpee el fondo del recipiente y al apisonar las superiores aplicar la fuerza necesaria, para que la varilla solamente atreviese la respectiva capa. Una vez colmado (lleno) el recipiente se enrasa la superficie con la varilla usándola como regla y se determina la masa del recipiente lleno, en Kg.
6.5.1.2 METODO DE VIBRADO O GOLPEO para agregados de tamaño nominal comprendido entre 38 y 100 mm. Las dimensiones de los recipientes deben cumplir con la tabla No. 2 Cada una de las capas se compacta del siguiente modo: se coloca el recipiente sobre una base firma y se inclina hasta que el borde opuesto al punto de apoyo diste (de) unos 5 cm de la base. Luego se suelta, con lo que se produce un golpe seco y se repite la operación inclinando el recipiente por el borde opuesto. Estos golpes alternados se ejecutan 25 veces de cada lado de modo que el número total sea 50 para cada capa y 150 para todo el conjunto. Una vez compactada la última capa se enrasa la superficie del agregado con una regla o con la mano, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase y se determina la masa en Kg del recipiente lleno. Determine la masa del molde más su contenido y la masa del molde por separado y registre los valores con una aproximación de 0.05 Kg.
Tabla 2. Dimensiones de los recipientes para ensayo. VOLUMEN dm3
3 10 15 30
DIAMETRO INFERIOR mm 155 205 255 355
ALT URA INFERIOR
Pulg 6” 8” 10” 14”
160±2 305±2 295±2 305±2
TAMA O MAXIMO DE LAS PARTICULAS mm 12,5 25 40 100
CALIBRE mm Fondo 5.0 5.0 5.0 5.0
Pared 3.0 3.0 3.0 3.0
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ENSAYO DE SUELOS FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCION 6.5.2 MASA UNITARIA DEL AGREGADO SUELTO Para agregados de tamaño nominal hasta de 100 mm. Se llena el recipiente por medio de una pala o cuchara de modo que el agregado se descargue de una altura no mayor de 50 mm del borde, hasta colmarlo. Se debe tener cuidado de que no se segreguen las partículas de las cuales se compone la muestra. Se enrasa la superficie del agregado con una regla o con la mano, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase y se determina la masa en Kg del recipiente lleno.
6.6 INTERPRETACION DE LOS RESULTADO 6.6.1 La Masa Unitaria es el cociente entre el peso de la muestra y el volumen del recipiente. 6.6.2 La masa del Agregado se determina restando el peso total al peso del recipiente en Kg. 6.6.3 Los resultados de los ensayos realizados con la misma muestra no deben diferir en más de uno por ciento (1%). 6.6.4 Ejemplo: La masa unitaria suelta y apisonada, es el cociente entre la masa de la muestras suelta y apisonado respectivamente sobre el volumen del recipiente.
A. Masa Unitaria Suelta
Método de Paleo
Masa del molde vacío = 4.759 Kg Primer resultado Masa del molde lleno = 13.010 Kg Segundo resultado Masa del molde lleno = 12.983 Kg Tercer resultado Masa del molde lleno = 12.914 Kg Masa promedio = (13.010 + 12.983 + 12.914) Kg 3 Ingeniero: JAVIER ALFONSO CARDENAS GUTIERREZ Materia: MATERIALES.
ENSAYO DE SUELOS FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCION Masa promedio = 12.969 Kg Masa Total = 12.969 Kg - 4.759 Kg Masa Total = 8.21 Kg
B. Masa Unitaria Apisonada Primer resultado: Masa del molde lleno = 13.410 Kg Segundo resultado: Masa del molde lleno = 13.350 Kg Tercer resultado: Masa del molde lleno = 13.356 Kg Masa promedio = (13.410 + 13.350 + 13.356) Kg 3 Masa promedio = 13.372 Kg Masa Total = 13.372 Kg - 4.759 Kg Masa Total = 8.613 Kg Diámetro del molde (d) = 6 plg Altura (h) = 12 plg A = (p d 2 )/4= p (6 plg) 2 /4= 28.2744 plg 2 V=Axh V = (28.2744 plg 2 )(12 plg) = 339,2928 plg 3
Masa Unitaria Suelta = 8.21 Kg /339,2928 plg 3 = 8.21 Kg / 5.56 x 10 -3 m 3 Masa Unitaria Suelta = 1476.61529811 Kg/m 3 Masa Unitaria Apisonada = 8.613 Kg / 5.56 x 10 -3 m 3 Masa Unitaria Apisonada = 1549,09714526 Kg/m 3
6.7 CONCLUSIÓN Es importante conocer la masa unitaria del agregado para seleccionar las proporciones adecuadas para el diseño de mezclas de concreto. Este método permite la determinación de la masa unitaria de un agregado en la condición compactada (por apisonado externo o vibración) o en la condición suelta (como viene de una pala o cucharon) después de que el agregado ha sido secado hasta masa constante. El método involucra la Ingeniero: JAVIER ALFONSO CARDENAS GUTIERREZ Materia: MATERIALES.
ENSAYO DE SUELOS FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCION determinación de una muestra de agregado en recipiente (medida) de volumen conocido.
UNIDADES DE VOLUMEN La “capacidad” y el “volumen” son términos que se encuentran estrechamente relacionados. Se define la capacidad como el espacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener a otra u otras cosas. Se define el volumen como el espacio que ocupa un cuerpo. Por lo tanto, entre ambos términos existe una equivalencia que se basa en la relación entre el litro (unidad de capacidad) y el decímetro cubico (unidad de volumen).
Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera: si se tiene un recipiente con agua que llegue hasta el borde, y se introduce en el cubo solido cuyas aristas midan 1 decímetro (1 dm3), se derramara 1 litro de agua. Por tanto, puede afirmarse que:
1 dm3 = 1 litro Equivalencia 1 dm3 = 0,001 m3 = 1.000 cm3
1 m3= 1000 dm3 = 1000000 dm3
EQUIVALENCIA VOLUMEN = CAPACIDAD = MASA Teniendo en cuenta que la densidad del agua es ρ = 1000 Kg = 1Kg = 1g M3 dm3 cm3 Volumen Capacidad Masa
m3 Kl T
dm3 l Kg
cm3 ml g
EQUIVALENCIA ENTRE LAS DISTINTAS UNIDADES DE VOLUMEN Cada unidad es 1000 veces mayor que la de su derecha y 1000 veces menor que la de su izquierda.
X 1000
Miriámetro cubico mam3
X 1000
Kilometro Cubico Km3
1000
X 1000
Hectómetro cubico Hm3
1000
X 1000
Decámetro Cubico Dam3
1000
1000
Metro Cubico M3
X 1000
Decímetro Cubico Dm3 1000
X 1000
X 1000
Centímetro cubico Cm3 1000
Milímetro cubico Mm3
1000
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Otras unidades de volumen y capacidad kilometro cúbico Hectómetro cubico Decámetro Cubico Metro Cubico Decímetro cubico Centímetro cubico
Km3 Hm3
1 000 000 000 m3 1 000 000 m3
Dam3
1 000 m3
M3 Dm3
1 m3 0.001 m3
Cm3
0.000001 m3
MEDIDAS DE CAPACIDAD. La unidad es el Litro Nombres Abreviaturas Equivalencia a litros Mirialitro Ml y también Mml 10000 litros Kilolitro Kl 1000 litros Hectolitro Hl 100 litros Decalitro Dl también Del 10 litros Centilitro Cl 0.1 Litros mililitro Ml 0.001 litros
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